引入STEM教学理念培养小学生科学思维

2021-11-23陈景生

名师在线 2021年34期

陈景生郑飚

（1.福建省厦门市滨北小学，福建厦门 361000；2.福建省厦门市康乐小学，福建厦门 361000）

引言

STEM为科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写，STEM教学理念如何与小学科学课程有机融合，是现阶段小学科学教师需要研究的一项重点课题。STEM教育是一种以问题解决及项目学习为导向的教学模式，将此教学模式应用至科学课堂教学，可促进学生科学思维及创新能力的形成，对学生综合能力的提升也有重要作用。

一、STEM教学理念主要特点

STEM教学理念的特点主要表现在四个方面。一是学科整合。STEM教学理念的重点是促进各学科间的联系与融合[1]。笔者通过分析传统教学模式发现，各学科之间处于割裂状态，此种教学模式虽然能在一定程度上确保学科学习的专业性、针对性，但存在学生可掌握的理论知识、技能受限且学习内容单一等问题，教师将STEM教学理念应用于教学活动中，可以弥补教学中的不足。同时，此理念可引导学生利用所掌握知识和经验解决实际问题，从多个视角、多个层面分析问题，并有机融合相关学科知识，最终解决问题。二是实践学习。小学生以形象思维为主，这与STEM教学理念中重视学生实际应用、亲身体验的特点相契合。为加深学生在实践中对学科的实用性、科学原理的认知，教师在教学过程中应以实操为出发点，鼓励学生积极参与到直观课程学习中，使学生对学科知识有更深入的理解。三是思维发散。SETM教学理念指出，一个教学项目需要具备一套合理、科学的实施流程，在此过程中，教师应先进行学习任务和目标的设定，再合理规划项目实施方案[2]。四是有效的沟通和反馈。在教学项目中，学生是项目的设计者、参与者。为解决综合性较强的学科问题，学生需进行实践探索，方可分析并解决问题，培养发散思维、科学思维[3]。

二、利用STEM教学理念培养学生科学思维的方法

（一）加强学科融合

若将知识学习划分为多个互相独立的学科，学生就无法将各学科之间有关联的知识联系起来。而通过加强学科融合，学生进行跨学科学习，能够构建各学科相关联的知识体系。这种跨学科、整合性学习思想能够让学生综合运用所学知识解决生活中遇到的问题。当感性经验积累到一定程度时，学生便可通过归纳、总结构建系统化的知识体系，并通过参与实践活动将自身想法落实到具体的行动中[4]。因此，小学科学教师在教学过程中可以STEM教学理念为基础，创设形式多样的学习情境，推动其他学科与科学学科的融合，使学生在实践过程中加深对学科融合价值的认识，进而使学生掌握更科学的学习方法。

例如，在教学“搭支架”这部分内容时，由于教学内容涉及数学、科学及劳动技术等相关学科，教师可以将数学中的“三角形最稳定原理”及劳动技术课程中“捆绑知识”相结合，使学生在潜移默化中将对科学学科的学习热情转化为具体的学习行为。

又如，在教学“光的反射”这部分内容时，教师可以让学生在不改变手电筒位置的前提下，想办法利用镜子将书后方处于阴影位置的小球照亮，并绘制光路线图。实践过程中，大部分学生采用的办法是用两面镜子，通过正面反射的方式照亮小球。但有些学生发现，利用两面镜子，以侧面方式反射光线，也可照亮阴影位置的小球。教师可以将这些学生的设计方案作为切入点，引导全班学生展开深层次思考。学生在实践过程中可以借助数学知识发现利用多面镜子或两面镜子，均可照亮处于阴影位置的小球，进而对“光的反射”这一概念有更深入的理解，促进了自身科学思维的发展。

（二）重视能力锻炼

在学习活动中，学生解决生活实际问题应具备的素质即能力，能力是推动学生科学素养不断发展的重要动力[5]。STEM教学理念将学生能力锻炼作为教学重点，因此，在小学科学教学过程中，教师应以学生的日常生活为出发点，引导学生将所掌握的知识应用于生活实践中，以提高学生对科学知识的应用能力；还应为学生开展科学思维训练提供充足的空间，引导学生对问题进行独立思考，以提高学生分析问题和解决问题的能力。

例如，在教学“电和磁”这部分内容时，教师可以在课堂一开始就将电路符号的知识讲解给学生，随后鼓励学生对手电筒亮起来的原理进行探究。学生经过动手实践和小组合作完成亮起灯泡设计图的绘制。课堂教学的最后，教师可让各组将绘制成果展示出来，全班学生共同评价各组的绘制成果。在此过程中，学生可以形成严密的科学思维，进而促进自身科学素养的发展。

（三）加大情感渗透力度

小学科学课程的主要教学目标之一是培养学生正确的科学态度及积极的科学情感[6]。STEM教学理念同样重视对学生情感态度、良好价值观的培养。在传统的小学科学课堂教学活动中，教师通常运用“灌输式”教学模式，难以获得良好的教学效果。在STEM教学理念的指导下，教师应重视实践活动的设计，创设寓教于乐的教学情境，使学生积极参与到丰富多彩的课堂学习活动中，掌握科学知识，并体会科学学科的魅力。

此外，在小学科学教学中，教师应选取学生熟悉且具备人文内涵的科学话题，如“身心健康”“低碳环保”等，并与体育教师、艺术教师共同利用课余时间引导学生积极参与校内科技节及艺术节。学生在此过程中，除对学科间的融合有了更加深入的认识，还能实现情智互动，进而提升了艺术素养，增强了合作意识。

（四）提高学生的知识应用能力

在小学科学教学过程中，教师应重视发挥自身的引导作用，营造良好的学习氛围，使学生在开放的学习空间中锻炼科学思维，并通过解决生活实际问题提高自身的知识应用能力。

例如，在教学“什么叫机械”这部分内容时，为了让学生了解哪些物品是机械及机械的原理，教师可以要求学生利用课余时间收集生活中的滑轮、瓶盖及轴承等。在课堂上，教师让学生以小组为单位，利用所收集物品设计玩具。在各组完成玩具设计方案后，教师让各小组派代表对设计玩具过程中所用到的机械及其原料进行讲解。这样的活动不仅可以使学生对机械原理有更深刻的认知，还可以有效锻炼学生的科学思维，提高学生的知识应用能力。